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 顺酐行业废气治理新手段――蓄热式氧化处理见奇效   

顺酐行业废气治理新手段――蓄热式氧化处理见奇效

顺酐行业作为我们国家的主要一个化工基础行业为了国家经济的发展和国民生活水平提供了杰出贡献。
顺酐是基本有机化工原料,是世界上仅次于醋酐和苯酐的第三大酸酐原料顺酐主要用于生产不饱和聚酯树脂(UPR)、醇酸树脂。此外,以顺酐为原料还可以生产1,4-丁二醇(BOD)、γ-丁内酯(GBL)、四氢呋喃(THF)、马来酸、富马酸和四氢酸酐等一系列用途广泛的精细化工产品,在农药、医药、涂料、油墨、润滑油添加剂、造纸化学品、纺织品整理剂、食品添加剂以及表面活性剂等领域具有广泛的应用。因其强大的市场需求,同时利用我国丰富的焦炭资源产生的焦化苯生产顺酐,具有较大的市场竞争力。促使我国顺酐生产能力的不断增加,产量也不断增加。据顺酐行业协会的不完全统计,1995年我国顺酐的产量只有4.5万吨, 2006年我国顺酐生产能力已经增加到约60万吨左右,实际产量在42万吨以上。顺酐加氢类产品及下游深加工产品,如1,4- 丁二醇、γ- 丁内酯、四氢呋喃及PBT树脂、PTMEG(氨纶原料)在今后相当时间内具有良好发展前景,也将拉动顺酐消费。因此从长远来看我国顺酐市场需求和发展前景都值得期待。
顺酐行业现行的主要工艺是焦化苯氧化生成,按国内主要的2万吨顺酐装置为例:每生产1吨顺酐需用焦化苯吨。按现有顺酐催化剂的技术性能,苯的转化率在95—98.5%。也就是有6.8公斤苯随着每小时68000标方的尾气排放到大气中。苯(benzene, C6H6)是一种石油化工基本原料;苯是组成结构简单的芳香烃类有机化合物,在常温下为一种无色、有甜味的透明液体,并具有强烈的芳香气味。苯可燃,有毒,为IARC第一类致癌物。人和动物吸入或皮肤接触大量苯进入体内,会引起急性和慢性苯中毒。长期接触苯会对血液造成极大伤害,引起慢性中毒。引起神经衰弱综合症。苯可以损害骨髓,使红血球、白细胞、血小板数量减少,并使染色体畸变,从而导致白血病,甚至出现再生障碍性贫血。苯可以导致大量出血,从而抑制免疫系统的功用,使疾病有机可乘。有研究报告指出,苯在体内的潜伏期可长达12-15年。长期吸入会侵害人的神经系统,急性中毒会产生神经痉挛甚至昏迷、死亡。 一般在白血病患者中,有很大一部分有苯及其有机制品接触历史。苯难溶于水,所以现有顺酐工艺的最后道工艺水吸收根本不能解决苯的污染问题。有尾气处理的社会意义及其重大。但是目前国内的顺酐企业绝大多数并没有对尾气进行处理,按照推算,2006年全国每年至少有5000吨(按照年产40万顺酐计算)的气态苯通过顺酐企业直接通过吸收塔的紧急排放口排到大气中。 因此随着可持续发展政策的推进以及群众环保意识的增强,顺酐尾气处理势在必行。

江苏金能环境科技有限公司是一家国企改制的民营股份制企业,在化工危废焚烧炉行业界拥有良好的信誉。有着严谨的质量保证体系,较好的技术力量、较多的相关工程经验、较完整的设计、生产、安装、售后服务队伍,具有相当的实力)。经过该公司广泛调研和参考国外相关公司运行实绩,在2009年下半年向常州亚邦化学有限公司提出了采用其新的三厢反吹式蓄热焚烧炉(专利号为200820042081.1)来处理顺酐废气。针对顺酐行业的工艺情况与尾气的特点,在与相关行业专家讨论后改进了其蓄热焚烧工艺,推出了带锅炉的确一厢多室的新型蓄热焚烧炉(专利已在办理中)。并在该项焚烧炉系统中应用了该公司的多项专利技术特殊配方的蓄热陶瓷是本公司的专利产品(专利号为200830206425.3)、反吹式阻火器是本公司的专利产品(专利号为ZL 200620075501.7)、气动扑克阀是本公司的专利产品(专利号为200820042083.0)、烟道式雾水分离器是本公司的专利产品(专利号为200810021276.2) 蓄热式废气氧化炉(RTO)的蜂窝陶瓷能够将燃烧放热的热量储存起来,当蜂窝陶瓷的温度超过有机废气的着火点,即使燃烧机不点火,炽热的蜂窝陶瓷也能把有机废气点燃,所以蓄热式废气焚烧炉很节能。结构简单的蓄热式废气焚烧炉具有:能耗低、安全性耗、应用范围更加广泛、制造成本低等优点,是一种有发展前景的废气焚烧炉。高效蓄热材料的直接换热,是国外上世界九十年代才出来的新技术(1982年英国Hotwork公司和British Gas公司合作,研制出了紧凑型的陶瓷球蓄热系统RCB(Regenerative Ceramic Burner)。20世纪 90年代初,日本钢管株式会社(NKK)和日本工业炉株式会社(NFK)联合开发了一种新型蓄热器,称为高效陶瓷蓄热系统HRS(High-cycle Regenerative Combustion System));我公司在消化蓄热原理、热力焚烧炉技术基础上,开发了具有自主知识产权的三厢反吹蓄热式焚烧炉;特别是开发了具有专利技术的蜂窝陶瓷蓄热体,这种特种的蓄热蜂窝陶瓷作为高温空气燃烧技术的关键和核心部件,要求蓄热体具有良好的蓄热特性、低阻力特性、良好的热震稳定特性以及耐高温特性,从而保障应用HTAC技术的工业窑炉达到预期的节能、环保以及提高产量的目的。为此,江苏金能环境科技有限公司在蜂窝陶瓷蓄热体生产中严格进行原材料配方及工艺制度的优化设计,生产的莫来石、堇青石、莫来石复合质、堇青石复合质、碳化硅和刚玉等材质的蜂窝陶瓷蓄热体具有耐高温、抗腐蚀、热震稳定性好、强度高、蓄热热量大、导热性能好等显著优点,完善地配合HTAC技术的预期效果适合于成分复杂、含有腐蚀性或卤素、硫、磷、砷等对催化剂有毒物质的低浓度、大风量的有机废气治理,也适用以及处理需要高温焚烧才能消除气味的某些特殊臭气。这种炉型工艺先进、运行长期稳定、运行成本低廉,系统实现PLC全自动控制。
  江苏金能环境科技有限公司目前已根据国际、国内标准及用户的要求生产十几种不同规格和材质的蜂窝陶瓷蓄热体,并可按照用户的要求生产各种规格、各种材质的蜂窝陶瓷蓄热体。蓄热式热力氧化炉主要优点为:

(1)采用蓄热式换热装置,让蓄热载体与气体(烟气和废气)直接换热,炉膛辐射温压大,加热速度快;低温换热效果显著,所以换热效率特别高,热利用率高;大限度回收燃烧产物中的显热。热效率高,排烟温度低(<100℃),节能效果显著。降低燃料消耗的同时也就意味着减少了温室气体的排放。
(2)陶瓷蓄热体加强了炉内传热,换热效果更加,所以同样处理量的装置其炉膛容积可以缩小,相对于间接换热原理的氧化炉来说,大大降低了设备的占地面积和设备投资。
(3)蓄热室内温度均匀分级增加,废气的有机物是在炉内高温蓄热体中开始逐层燃烧,无高温锋面,因而燃烧噪声低。另一方面延长了炉膛耐火材料的使用寿命。
(4)扩大了高温燃烧区域,整个高温分解区的边界几乎扩展到炉膛的边界,从而使得炉膛内温度均匀,炉膛温度可高达760~1100℃,烟气在炉内高温停留时间长,停留时间t≥1s,有机物燃烧破坏率高,能够充分分解有害的臭气和多氯化合物,抑制二恶英的生成;氧化毁除率高,有毒气体和二恶英等(多氯代二苯并-对-二噁英和多氯代二苯并呋喃类)在燃烧室得到充分的分解和消除,环保效果更为显著。
(5)与传统燃烧过程完全不同的热力学条件,采用分级燃烧技术,延缓燃烧能量的释放;炉内温升均匀,烧损低,加热效果好;燃烧室内的温度整体升高且分布更趋均匀;实现高温空气燃烧技术HTAC(High Temperature Air Combustion)。而且是高温低氧燃烧,不再存在传统燃烧过程中出现的局部高温高氧区,抑制了热力型氮氧化物(NOX)的生成,环保效果好。
(6)蓄热室内的蓄热陶瓷具有强的吸附性,可吸附酸性气体、重金属及二噁英类物质,使其滞留在高温区分解,提高二噁英类物质的去除率.提高了整个系统对酸性气体和二恶英类物质的去除效率。蓄热室下部较低的烟气流速可以延长烟气与蓄热体的接触时间,增加蓄热体与烟气的接触频率和对二噁英类物质的吸附作用。蓄热体的蜂窝体结构形式,微孔范围在0.5-1.4mm,比表面积大,具有较大的吸附量和较快的吸附速率,其吸附能力比一般的活性炭高5~10倍,特别是对一些恶臭物质和二噁英类物质的吸附量比颗粒活性炭要高出20倍左右。吸附的物质在每次同步切换的反吹时彻底经过高温氧化分解去除。进一步加强二噁英类物质的去除率。
(7)蓄热室内的蓄热陶瓷蓄放热性能佳;高温烟气在蓄热室被瞬间(急冷时间控制在1s之内)冷却,有效抑制二噁英类物质的再生。烟气在500—200℃温度区间内的烟气所接确的材料内表面使用了耐材保温防腐工艺,所有钢制件不直接接确高温烟气。尽量减少Fe2+、Fe3+、Cu2+、Cr6+离子的逸出,防止上述离子与Cl-合成CuCl2、FeCl3等氯化物,减少二噁英类物质生成所需的促媒,抵制二噁英类物质的产生。
(8)特殊的蓄热层设计,根据各部分蓄热体的不同侧重功能要求,采用分层设计;多层的蓄热体都采用不同的材质与外观结构,来适应不同的低温换热、高热导性和耐酸耐腐、耐高温耐热冲击与耐磨损要求、以及耐温度急变与高蓄热性能。特殊的耐酸蓄热体专利配方和新型的外观专利生产的蓄热体应用在蓄热炉,使整体排烟温度更低,回收热量更多,运行成本更省。蓄热体使用寿命更长。
(9)专用结构设计技术的轮式扑克阀门应用于反吹式蓄热氧化炉的切换分布室中;比普通的蝶阀与翻板阀相比,具有好的气密性;配套进口执行器,动作简单、直接,阀门的好的可靠性、长的使用寿命、快的反应性能。能适应蓄热式氧化炉高频换气的开关要求。
(10)专用技术的三厢、一厢多室式反吹式设计,保证全部废气都经过长时间,高温、高湍流旋涡的“三T”原则的高温氧化,保证无切换过程中的短时短路现象发生。专用的低温烟气反吹技术,既置换处于低温段的废气,保证废气都经过高温段氧化;又可以利用回流烟气的少量、相对高压的脉冲式反吹,防止废气中的低熔点灰尘和有机物的低温氧化产生的碳颗粒吸附聚积堵塞蓄热体的蜂孔。减少维护工作中的周期性返烧频率,保证蓄热炉的长时间稳定工作。
(11)整套蓄热焚烧系统采用PLC自动燃烧控制,安全性高-设有启动前不排除易爆气体就不能点火的功能,以防气爆,炉内设有火焰检知器,一旦炉内发生熄火或点火失败,立即自动切断废气供给,警报系统完善,安全可靠。

若整个顺酐行业采用蓄热式氧化炉处理尾气排放,能产生100万左右吨蒸汽,同时完全消除苯排放到空气中带来的环境污染。如果再算上多产汽而少烧的煤而产生的污染,人民群众由于不受苯污染物影响而少支出的健康开支,实在是一笔大大的利国、利企又利民多赢帐。


目前国内顺酐生产主要分为苯法(我国焦炭生产大国,具有丰富的粗苯原料优势,所以苯法顺酐工艺在我国占主导地位)及丁烷法,苯法顺酐尾气含有苯、一氧化碳等有毒有害物质,丁烷法顺酐尾气含有丁烷、一氧化碳等污染物,污染环境的同时造成了能源的极大浪费,传统的有机废气净化方法包括洗涤、吸附法、冷凝法等,这些方法易产生二次污染、处理效率低、能耗大、易受有机废气浓度和温度限制等缺点。而催化燃烧法、蓄热式热力焚烧法已经是成熟的工业化技术,在国内外相类行业已经有多套应用,顺酐尾气的浓度和气量非常适合催化焚烧技术和蓄热式热力焚烧法,催化焚烧工艺作为成熟工艺已经应用在顺酐废气的治理中,但其一次性投资大,回收热量少(产蒸汽量少),还要定期更换昂贵的贵金属催化剂。热力焚烧也经应用在正丁烷法顺酐的废气治理上,但其运行成本极大,以2 万吨正丁烷顺酐为例,每小时消耗天然气1640m3/h左右,年运行费用达1600多万元。蓄热焚烧炉理论上运行成本很低,正常开车后,不仅不需要消耗任何燃料,还可以副产大量的蒸汽,环保与经济效益兼顾,产生的效益短期内即可回收设备投资。但由于它对CO的转化率低已经被美国环保总署明文列出不适用于高CO含量的废气。在国外处理顺酐废气也只有个别事例,由于种种原因,运行情况也没有丝毫透露到国内。常州曙光化工厂和常茂生物化学工程股份有限公司的领导和技术人员经过严格的工艺审查与技术交流后,认为江苏金能环境科技有限公司一厢多室式的蓄热焚烧炉虽然没有运行业绩,理论上对于CO、苯的转化率是有保证的,工艺运行上是避免了系统压力降的大幅度波动,不会对主装置运行产生影响。正常开车后,不要用一滴燃料油,也无更换催化剂之虞,还能每小时产6吨左右的蒸汽,年产生效益可达600多万元。所以两单位领导科学决策,投入近600万元,大胆选用了江苏金能环境科技有限公司的新蓄热焚烧炉新炉型——一厢多室蓄热式氧化炉。长江常州段的河豚是鲜美的,胆大心细、科学选料、缜密制作是英雄者吃河豚;盲目无知、只知道味道鲜美,不知如何避免中毒的凭侥幸拼死吃河豚是无知莽汉。这个决策到底能证明两单位的决策人到底是英雄呢还是莽汉呢?


今年6月下旬,经过一个多月的调试后,两单位的蓄热式氧化炉正式进气运行。直至到发稿时,运行良好,产汽稳定。化验室对尾气的检测是CO未检测到;苯未检测到。处理后的尾气完全达标排放了!自1986年起常州曙光厂排放了近期内27年的顺酐尾气排放阀终于完全关闭;


来源:本站 时间:2019-12-04 14:36:56